socket同步和异步、阻塞和非阻塞、I/O模型

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-07-18 05:48 23阅读 0赞

在进行网络编程时，常常见到同步(Sync)/异步(Async)，阻塞(Block)/非阻塞(Unblock)四种调用方式  
  
**同步/异步主要针对C端: **  
同步：c端发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，c端死等结果  
例如：普通B/S模式（同步）：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事  
  
异步：c端一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。  
例如：ajax请求（异步）: 事件触发->服务器处理（浏览器可做其他的）->处理完毕，ajax回调函数处理结果  
  
**阻塞/非阻塞主要针对S端:**  
阻塞(等待)：阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。函数只有在得到结果之后才会返回，效率低

<?php
    $fp = fopen("lock.txt", "w+");
    if(flock($fp,LOCK_EX))
    {
    //..处理订单
    flock($fp,LOCK_UN);
    }
    fclose($fp);
    ?>

非阻塞(立即返回):指在不能立刻得到结果之前，该函数不会阻塞当前线程，而会立刻返回，效率高，适合高并发

<?php
    $fp = fopen("lock.txt", "w+");
    if(flock($fp,LOCK_EX | LOCK_NB))
    {
    //..处理订单
    flock($fp,LOCK_UN);
    }
    else
    {
    echo "系统繁忙，请稍后再试";
    }
    fclose($fp);
    ?>

**同步、异步和阻塞、非阻塞是组合关系，因此有4种方式:**  
同步阻塞、同步非阻塞、异步阻塞、异步非阻塞  
  
**linux有五种I/O模型**  
1)阻塞I/O（blocking I/O）  
2)非阻塞I/O （nonblocking I/O）  
3)I/O复用(select 和poll) （I/O multiplexing）  
4)信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)）  
5)异步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio\_functions)）  
前四种都是同步，只有最后一种才是异步IO  
  
**select、poll、epoll 区别总结：**  
1、单进程最大连接数：  
select：单个进程所能打开的最大连接数有FD\_SETSIZE宏定义  
poll：poll本质上和select没有区别，但是它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的  
epoll:虽然连接数有上限，但是很大，1G内存的机器上可以打开10万左右的连接，2G内存的机器可以打开20万左右的连接  
  
  
2、文件描述符(FD)剧增后带来的IO效率问题  
select：每次调用文件描述符(FD)时都会对连接进行线性遍历，所以随着FD的增加会造成遍历速度慢的"线性下降性能问题"  
poll：同上  
epoll:根据每个fd上的callback函数来实现的，只有活跃的socket才会主动调用callback，所以在活跃socket较少的情况下，使用epoll没有前面两者的线性下降的性能问题，但是所有socket都很活跃的情况下，可能会有性能问题。  
  
  
3、 消息传递方式  
select：内核需要将消息传递到用户空间，都需要内核拷贝动作  
poll：同上  
epoll：epoll通过内核和用户空间共享一块内存来实现的。  
  
  
总结：  
综上，在选择select，poll，epoll时要根据具体的使用场合以及这三种方式的自身特点。  
  
  
1、表面上看epoll的性能最好，但是在连接数少并且连接都十分活跃的情况下，select和poll的性能可能比epoll好，毕竟epoll的通知机制需要很多函数回调。  
2、select低效是因为每次它都需要轮询。但低效也是相对的，视情况而定，也可通过良好的设计改善